FI114508B - Parannuksia sakeusanturissa tai siihen liittyen - Google Patents

Description

114508

Parannuksia sakeusanturissa tai siihen liittyen - Förbättringar i eller vid kon-sistensgivare

Esillä oleva keksintö liittyy konsentraatiota mittaaviin antureihin, tarkemmin järjestelyyn staattista siipityyppiä olevassa anturissa, joka sisältää mitattavassa väliai-5 neessa toimivan ja akseliin tuetun siiven, niin että siiven kohdalla oleva leikkaus-voiman momentti välittyy akselin kautta mittausmuuntimelle väliaineen kuitupitoisuuden määrittämistä varten, jolloin tämä muunnin edullisesti sijaitsee anturin kotelossa, johon akseli myös ulottuu, ja jonka suhteen se on tiivistetty järjestelyyn sisältyvän läpiviennin avulla.

10 Nykyisin on olemassa useita erilaisia laitteiden pääryhmiä kuitususpensioiden kon-sentraation mittaamiseksi. Eräs näistä ryhmistä kattaa niin sanotut staattiset siipi-tyyppiset konsentraatiota mittaavat anturit, joita alempana sanotaan siipiantureiksi. Yleensä on katsottu, että tähän ryhmään kuuluvien antureiden suorituskyky on huonompi kuin muiden ryhmien antureiden. Selluloosateollisuudessa on kuitenkin 15 sovellutuksia, joilla on erilaiset vaatimukset koskien esimerkiksi mittaustarkkuutta, toistettavuutta, ja herkkyyttä virtauksen, lämpötilan ja paineen suhteen. Siipianturit ovat näin ollen vakiintuneet markkinoille suhteellisen suurena ryhmänä. Koska niille on annettu suhteellisen vaatimattomia mittaustehtäviä, näiden antureiden hinnat ovat alhaisella tasolla muihin ryhmiin verrattuna. Tämä tarkoittaa vuorostaan 20 sitä, että valmistajat eivät pysty perustelemaan teknisiä ratkaisuja, jotka merkittä-:' ‘1: västi nostavat olemassa olevien laitteiden hintaa. Tuloksena on ollut, että siipiantu- : ·. ·. reihin edelleen liittyy puutteita.

· ‘ ' Tällä hetkellä siipiantureiden valmistajia on noin kymmenen, jotka tyydyttävät ·.’·*. maailman markkinatarpeet. Kuten edellä mainittiin, yleensä on katsottu että näiden :, j. · 25 antureiden suorituskyky on pienempi kuin muiden ryhmien antureilla. Useimmissa : V: tapauksissa käyttäjät hyväksyvät tämän tilanteen, koska anturit valitaan vähemmän vaativiin sovellutuksiin, ja niiden hinta on suhteellisen alhainen. Kuitenkaan ei voida hyväksyä rikkoutumisia, joita tapahtuu liian usein ja jotka aiheuttavat kalliita tuotantokeskeytyksiä. Tässä mielessä käyttäjät vaativat hyödyllistä käyttöikää, joka 30 vastaa hinnaltaan kalliimpia antureita. Suuri herkkyys paineelle ja lämpötilalle ovat ;;; myös tekijöitä, jotka käyttäjät hyväksyvät vain pitkin hampain.

: ·. Suurin osa siipiantureiden rikkoutumisiin ja mahdollisiin tuotannon menetyksiin ... johtavista vioista ovat sellaisia, jotka voidaan johtaa järjestelyyn, joka sallii karan ‘. viemisen koteloon niin, että kotelon kuiva sisätila eristetään mitattavasta märästä :, * · · 35 väliaineesta. Tätä järjestelyä sanotaan alempana yleisesti “läpivienniksi”. Näiden 2 114508 kahden ympäristön välille on järjestettävä jonkin tapainen tiivistys, samalla kun leikkausvoiman momentti, joka muun muassa vaihtelee siipiin vaikuttavan kuitu-suspension konsentraation vaihdellessa, on välitettävä mittausmuuntimelle siten, että mittauksen tarkkuus ei heikkene. Oheisissa piirustuksissa kuvat 1 ja 2 esittävät 5 tavanomaisia menetelmiä läpiviennin järjestämiseksi. Viimeksi mainittu kuva esittää suhteellisen tuoreen sovellutuksen, mutta jos varsinaista läpivientiä tarkastellaan, ymmärretään että mitään teknistä edistystä ei ole tapahtunut viimeisen kahdenkymmenen vuoden aikana.

Kuvassa 1 oleva tunnettu sovellutus havainnollista tavallisinta läpivientiä. Se on 10 poikkeuksetta varustettu laakerivälineellä, muun muassa akselin suuntaisten voimien vastaanottamiseksi. Tiiviste-elementti käsittää renkaan, joka on tehty tarkoitukseen sopivasta elastomeerista. Oikein sovellettuna tämä elementti ei ole herkkä paineelle. Toisaalta se on usein lämpötilaherkkä, ja anturit on toteutettu käyttäen tasa-painoperiaatetta. Kuten ymmärretään, tämä merkitsee sitä, että mittausperiaate ei 15 pysty kompensoimaan mainittua tyyppiä olevia vaihteluja, eikä kyseessä olevan elastomeerin vanhenemista. Suhteellisen syövyttävän ympäristön takia valitaan usein fluorikumielastomeereja, joka aiheuttaa erityisen ongelman, eli hystereesin, joka valitettavasti usein on korkealuokkaisten elastomeerien ominaisuutena. Tätä tyyppiä olevat läpiviennit vaativat jonkinlaisen vaimennuksen, muutoin melutaso 20 olisi liian suuri. Eräissä tapauksissa tämä ongelma on ratkaistu silikonitäytteisellä vaimennusvälineellä, joka on sijoitettu läpiviennin “kuivalle” puolelle. Kun sellainen järjestelmä menee rikki, jota tapahtuu suhteellisen usein, se tuottaa käyttäjälle ; ; paljon harmia, vaikka tämän tapaisella läpiviennillä varustetun antureiden hätäkäyt- : ·. ·. tö on suhteellisen hyvä, koska mahdollinen vuoto on yleensä suhteellisen hidas, * ; ·. 25 jolloin vastatoimille jää enemmän aikaa.

:‘ . Kuvan 2 tunnettu sovellutus on viimeisin lisäys niihin toteutuksiin, joilla on tarkoi- : ; #: tus ratkaista ongelmat, jotka syntyvät akselia koteloon vietäessä. Tiivistystoimin- : V: nan varmistamiseksi on järjestetty luja kalvo. On myös ymmärretty, että kalvolle ei voi sijoittaa anturivälineitä, kuten muissa tunnetuissa rakenteissa, vaan siten että 30 kumotaan nopeiden lämpötilavaihtelujen vaikutus mahdollisimman hyvin. Tässä tapauksessa mittausmuuntimen oikea valinta lienee tyydyttävä. Kuitenkaan tässä ei ole otettu huomioon paineen vaikutusta. Aikaisemmin tunnetuissa kalvotyyppiä ;;; olevissa sovellutuksissa kalvon jäykkyys vaihtelee paineen vaihdellessa, ja joko ' ·' lisää tai pienentää leikkausvoiman momentin aiheuttamaa liikettä, riippuen siitä • ’ ·, 35 kasvaako vai pieneneekö paine. Tulisi huomauttaa, että tässä mainittua lujaa tyyp- ; ‘ ‘ ‘: piä olevat kaivorakenteita käytetään itse asiassa sopivimmin yhdistelmänä lankaa . · ; olevan venymä-anturin kanssa, ja oikein käytettynä sillä voidaan muodostaa erittäin ; suuren erottelutarkkuuden omaavia mittausmuuntimia. Lämpötilan gradientista ja 114508 3 paineesta riippuvuus on joka tapauksessa hyvin vaikea hallita. Tämän menetelmän mukainen toteutus siihen liittyvien ongelmien ratkaisemiseksi on tämän vuoksi kompromissi, joka tehdään antureiden herkkyyden kustannuksella leikkausvoimien muutosten suhteen. Kyseisessä tapauksessa mittausmuunnin on induktiivista tyyp-5 piä, ja se vaatii maksimilähtösignaalin tuottamiseksi paljon suuremman liikkeen kuin mitä lankavenymäanturi vaatisi.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on aikaansaada järjestely johdannossa mainittua lajia olevalla antureilla, jossa tunnettujen antureiden ominaiset puutteet on kokonaan poistettu. Toisin kuin ainakin toisessa edellä selitetyssä sovellutuksessa, 10 keksinnöllisessä toteutuksessa ei ole mitään liikkuvia osia, jolloin minimoidaan kulumisen aiheuttamat rikkoutumiset. Ohutta, hyvin taipuisaa kalvotyyppiä on vältetty johtuen sen painetta vastustavasta ominaisuudesta. Kaikki kaivorakenteet aiheuttavat suuria ongelmia paineherkkyytensä johdosta. Kun rakenne tehdään lujemmaksi painevaikutusten pienentämiseksi, tämä tehdään herkkyyden ja mittaus-15 tarkkuuden kustannuksella. Keksinnölle tunnusomaiset piirteet esitetään oheisissa patenttivaatimuksissa.

Keksinnön ansiosta on nyt antureissa aikaansaatu järjestely, joka täyttää tarkoituksensa erinomaisella tavalla, jolla kuitenkin samalla on alhaiset valmistuskustannukset, hyvin samaa tasoa kuin jo tarkastelluissa sovellutuksissa. Keksinnön mukaan 20 kalvo on korvattu putkella, joka on mitoitettu siten, että tarvittava liike välitetään mittausmuuntimelle myös leikkausvoiman momentin pienimmilläkin määrillä.

... Koska putki voi vastaanottaa suuria akselin suuntaisia voimia häviävän pienillä .;'; muodon muutoksilla, herkkyys paineelle on myös häviävän pieni. Tämän tyyppiset • ; anturit mitoitetaan usein mitattavan väliaineen maksimipaineelle 10 bar, mutta nii- 25 den tulisi hetkellisesti kestää noin 25 bar. Ensivaikutelmana on, että ohutrakentei-:. X nen putki, joka tarvitaan sen vapaassa päässä muodostuvan liikkeen, joka on riittä- :. ·.' vä antureilla tarvittavan liikkeen aikaansaamiseksi, lommoutuisi jo suhteellisen : : . pienessä paineessa. Fyysisten ominaisuuksien laskelmat osoittavat kuitenkin, että putki kestää helposti 100 bar paineen. Koska akseli on jäykästi kiinnitetty putken 30 “märkään” päähän esimerkiksi hitsaamalla, aikaansaadaan se, että akseli toimii liikkeen mekaanisena vahvistuksena, vaikutus joka johtuu siitä että liikkeen kier-tymisen keskipiste on putken ohuen osan keskipisteessä.

•. · Seuraavassa keksintöä selitetään yksityiskohtaisemmin ja oheisiin piirustuksiin : ‘. viitaten, joissa: 35 kuva 1 esittää pelkistäen poikkileikkauksen tunnetusta siipianturin rakenteesta, jossa on tavallisin akselin läpivienti; 114508 4 kuva 2 esittää samalla tavalla toisen tunnetun rakenteen, joka on viimeisin lisäys toimenpiteisiin akselin läpivientiongelmien ratkaisemiseksi, ja kuva 3 on pelkistetty poikkileikkaus siipianturista, jolla havainnollistetaan esillä olevan keksinnön mukaisen läpiviennin edullisena pidettyä järjestelyä.

5 Kuten kuvasta 3 yksityiskohtaisesti nähdään, keksinnön mukainen järjestely sisältää akselin 5, ja sen alapää on kytketty putkessa 2 virtaavassa väliaineessa 1 toimivaan siipeen 4, jolloin putkeen on sopivaan aukkoon asennettu kotelo 3. Akselin 5 kautta siiven 4 tarkoituksena on välittää siiven 4 ohi virtaavan väliaineen 1 aiheuttamat leikkausvoiman momentit mittausmuuntimelle 6, joka on sijoitettu koteloon 10 3 ja jonka tarkoituksena on määrittää kuitukonsentraatio kyseisessä väliaineessa.

Akseli 5 ulottuu koteloon 3, ja se on tiivistetty kotelon suhteen keksinnön mukaiseen järjestelyyn sisältyvällä läpiviennillä 7. Läpivienti 7 sisältää ohutseinäisen putken 9, joka ulottuu kotelosta 3 alaspäin kohti akselin 5 alapäätä, johon on kiinnitetty siipi 41. Esitetyssä suoritusmuodossa putki 9 ja kotelo 3 on muodostettu sa-15 maksi kappaleeksi, joka tässä tapauksessa on tehty metallista. Putki voidaan vaihtoehtoisesti hitsata koteloon 3 tai muulla tavalla kiinnittää siihen jäykästi, kunhan osat pysyvät lujasti toisissaan.

Akseli 5 ulottuu putken 9 läpi välyksellä 8, jonka takia siiven 4 aiheuttama liike voidaan johtaa muuntuneen 6. Putki 9 on myös mitoitettu niin, että jopa pienet 20 leikkausvoiman arvot voidaan ilmaista muuntimella 6. Teoreettinen kiertymisen . · · keskipiste 10 muodostuu putken 9 keskelle välitettäessä leikkausvoiman momenttia : ·. · akselin 5 kautta. Viimeksi mainittu on jäykästi kiinnitetty putken 9 alaosaan, jolloin ’.;". läpivienti 7 on varustettu tiivisteellä, joka ei vaikuta muuntimelle 6 välitettyyn ! momenttiin, joka myös merkitsee sitä, ettei se vaikuta mittaustarkkuuteen.

: : [ 25 Nopeiden lämpötilavaihteluiden tuloksena syntyvät mahdolliset lämpötilagradientit :':' ja niistä seuraavat rakenteen eri osien pituussuuntaisen laajenemisen vaihtelut eivät vaikuta muuntuneen 6, olettaen että on valittu tarkoitukseen sopiva tyyppi. Vai akselin suuntaisia eroja esiintyy, ja oikein sijoitettu muunnin, esimerkiksi differenti-aalikondensaattori- tai differentiaalimuuntajatyyppinen muunnin on näille epäherk-30 kä.

: _: Tässä tarkasteltujen antureiden yhteisenä piirteenä on niiden taipumus olla suhteel- : · ’ lisen epäherkkiä mekaaniselle kuormitukselle, jota tapahtuu kun väliainevirran mu- ... kana kulkevat esineet osuvat siipeen, jolloin tällaiset esineet eivät ole prosessissa ‘: ’. toivottavia. Jotta ainakin osaksi suojattaisiin rakenteen osat vaurioilta, on järjestetty / ·. 35 estoväline 12, joka on tavanomainen toimenpide. Keksinnön mukaan järjestely 5 114508 myös sisältää ainakin yhden parin lävistäjän suuntaisesti vastakkaisia ylimääräisen kuormitussuojia, mutta edullisessa suoritusmuodossa käytetään neljä paria, ja ne voidaan sijoittaa 45 asteen kulmaan väliainevirran suhteen, niin että suurin osa niistä osallistuvat tarkoitettuun suojaamiseen epänormaaleja voimia vastaan, riip-5 pumatta näiden ei-toivottujen voimien suunnasta.

Yhteenvetäen keksinnöllä aikaansaadaan suuren erottelutarkkuuden anturi, joka ei ole herkkä lämpötilalle eikä paineelle, samalla kun vuotoriski on poistettu. Koska järjestely ei ole tiivistetty väliaineen suhteen liikkuvia tiivisteitä käyttäen elasto-meerin tai vastaavien avulla, vältetään lisäksi pitkien aikojen kuluessa materiaalien 10 vanhenemisen aiheuttamat haitalliset vaikutukset.

» l I

Claims (2)

6 114508

1. Järjestely konsentraatiota mittaavissa staattisissa antureissa, erityisesti staattista siipityyppiä olevassa anturissa, joka sisältää mitattavassa väliaineessa toimivan ja akseliin (5) tuetun siiven (4), niin että mainitun siiven kohdalla vaikuttava leik- 5 kausvoiman momentti välittyy mainitun akselin kautta mittausmuuntimelle (6) mainitun väliaineen kuitupitoisuuden määrittämistä varten, jolloin mainittu muunnin (6) edullisesti on sovitettu mainitun anturin koteloon (3), johon mainittu akseli ulottuu, ja jonka suhteen se on tiivistetty mainittuun järjestelyyn sisältyvän läpiviennin (7) avulla, tunnettu siitä, että mainittu läpivienti (7) sisältää putken (9), joka on 10 joko samaa kappaletta kuin kotelo (3) tai jäykästi ja yhtenäisesti kiinnitetty siihen, jolloin putki (9) ulottuu akselin (5) vapaaseen päähän, johon siipi (4) on tuettu, jolloin akseli (5) ulottuu putken (9) läpi välyksellä (8), joka mahdollistaa mittaus-muuntimella (6) tarvittavan akselin (5) kiertymis- tai taipumisliikkeen oleellisesti putken (9) keskiosassa olevan teoreettisen kiertymisen keskipisteen (10) ympäri, 15 jolloin akseli (5) on kiinnitetty jäykästi ja tiivistävästi putken vapaaseen päähän, jolloin aikaansaadaan läpiviennin (7) tiivistys, joka ei vaikuta mittausmuuntimelle (6) välitettyyn leikkausvoiman momenttiin eikä näin ollen mittaustarkkuuteenkaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että akselin (5) kummallekin puolelle etäisyydelle teoreettisen kiertymisen keskipisteestä (10) on 20 sovitettu ainakin yksi pari lävistäjän suhteen vastakkaisia kuormitussuojia (11), niin että ne voivat vastaanottaa suuret mekaaniset kuormat, joita siivestä (4) voi välittyä. . 1. Arrangemang i statiska givare för koncentrationsmätning, i synnerhet i statisk , : mätgivare av bladtyp, vilken givare innefattar ett blad (4), aktivt i mediet som skall . ‘ 25 mätäs och uppburet av en axel (5) sä att skärkraftsmomentet vid nämnda blad över- förs via nämnda axel till en mätkonverter (6) för bestämning av fiberkoncentra-tionen i nämnda medium, varvid nämnda konverter (6) fördelaktigt är placerad i kapan (3) tili nämnda givare, in i vilken käpa nämnda axel sträcker sig in i och i förhällande tili vilken käpa axeln är tätad medelst en i nämnda arrangemang inklu-: 30 derad genomföring (7), kännetecknat av att nämnda genomföring (7) innefattar ett . rör (9) som antingen är integrerat med kapan (3) eller är styvt och kohesivt fäst vid kapan, varvid röret (9) utsträcker sig tili axelns (5) fria ände som bär upp bladet (4), varvid axeln (5) sträcker sig genom röret (9) med ett glapp (8) som möjliggör en för . ’ mätningskonvertern nödvändig, av axeln (5) utförd vridnings- eller böjningsrörelse .: 35 runt ett teoretiskt rotationscentrum (10) väsentligen i rörets (9) mitt, varvid axeln (5) är stadigt och tätande fäst i rörets fria ände, varigenom en tätning för ge-nomföringen (7) ästadkoms, vilken tätning inte päverkar skärkraftsmomentet som 114508 7 vidarebefordras till mätkonvertern (6) och följaktligen inte heller mätnoggrannhe-ten.

2. Arrangemang enligt patentkrav 1, kännetecknat av att man pä vardera sidan av axeln (5) pä en distans frän det teoretiska vridpunktscentret (10) har anordnat 5 ätminstone ett par i förhällande till diagonalen motstäende belastningsskydd (11), sä att de kan uppta Stora mekaniska belastningar som kan förmedlas via bladet (4). » * » • · • I * • < * • » » • Γ s